JP6729227B2 - 画像処理装置、画像形成装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置、画像形成装置及びプログラムに関する。

電子写真方式の画像形成装置は、画像データの各画素の階調値に応じて変調されたレーザービームにより、感光体上を走査して露光し、当該露光により形成された静電潜像を現像することによって、画像を形成している。
画像形成の高速化を図るため、複数のレーザービームを並行して走査し、１走査で複数ライン分の画像を形成する画像形成装置も知られている。このように並行して走査される複数のレーザービームは、マルチビームと呼ばれている。

マルチビームにより画像を形成する場合、各レーザービームの間隔を一定に維持することが好ましいが、実際には、製造時の調整誤差や、経時、環境変化等により各レーザービームのビーム位置がずれ、画質に影響することがある。
例えば、線画像を形成する際、ビーム位置がずれると、線幅が変動することがある。線画像の濃度は線幅に比例するため、線幅の相違によって濃度差が生じる。

ビーム位置のずれによる線幅の変化はわずかであるものの、ラダー画像等はこのような変化が周期的に発生する可能性があり、線幅が変動した部分とそうでない部分の濃度差が規則的に現れてモアレとして観察されてしまう。

従来、本来の線幅となるように、文字や図形等の輪郭画素において、ビーム間隔が広がる場合は当該画素における露光量を増やし、ビーム間隔が狭くなる場合は当該画素における露光量を減らす調整が行われている（例えば、特許文献１参照。）。また、同じ主走査ラインを重複して複数回露光走査し、それぞれの走査時に露光する画素を選択することにより、ライン状の露光パターンを凹凸状に変えてスジ状の濃度ムラを減らしている（例えば、特許文献２参照。）。マルチビームを構成する各レーザービームの位置ずれ量に応じて、副走査方向に隣接する画素間で階調値を線形補間する方法も、本来の線幅を再現する１つの手段として提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２０００−２３８３２９号公報 特開平１０−１９３６７６号公報 特開２０１５−１００９２０号公報

文字や図形等の画像の濃度変化はその輪郭におけるビーム位置のずれが大きく影響するため、画像の輪郭においてビーム位置がずれる場合を対象に補正すれば、不要な補正を避けることができるが、場合によって処理内容を切り替えると、処理が複雑化するうえ、補正が安定せずに画像の平滑性が失われることもある。

本発明の課題は、画一的な処理内容で安定した補正を行うことである。

請求項１に記載の発明によれば、
画像データの各画素の階調値を、マルチビームの各レーザービームのビーム位置のずれによる濃度差が減るように補正するビーム補正部を備え、
前記ビーム補正部は、前記画像データの各画素と各画素の隣接画素間において、オブジェクトのエッジを検出してそのエッジ強度を算出し、前記各画素の階調値に応じて照射するレーザービームのビーム位置のずれ量に対応する補正値と、前記算出したエッジ強度とを用いて、各画素の補正後の階調値を算出する演算部と、前記各画素の補正後の階調値が階調値の最大値を超える場合、超えた分の階調値を切り捨てて最大値とし、前記各画素と前記エッジを介して隣接する隣接画素の補正後の階調値が階調値の最大値を超える場合、超えた分の階調値を前記各画素の補正後の階調値に加算する修正部を備えることを特徴とする画像処理装置が提供される。

請求項２に記載の発明によれば、
前記ビーム補正部は、
前記演算部により補正後の階調値を算出する前に、前記補正値と前記濃度差が１：１で対応する階調特性となるように、各画素の階調値を変換する変換部と、
前記演算部により補正後の階調値を算出した後に、前記変換部により変換した階調特性と逆特性の階調特性となるように、前記補正後の階調値を変換する逆変換部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置が提供される。

請求項３に記載の発明によれば、
前記ビーム補正部は、
前記補正後の階調値にノイズ値を加算するノイズ付与部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置が提供される。

請求項４に記載の発明によれば、
前記演算部は、各画素の主走査方向の位置に応じて、前記補正後の階調値の算出に使用する前記補正値を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像処理装置が提供される。

請求項５に記載の発明によれば、
前記演算部は、前記画像データの各画素の属性に応じて、補正を行って前記補正後の階調値を出力するか、補正を行わずに元の階調値を出力するかを切り替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像処理装置が提供される。

請求項６に記載の発明によれば、
画像データの各画素の階調値を、マルチビームの各レーザービームのビーム位置のずれによる濃度差が減るように補正するビーム補正部と、
前記ビーム補正部により補正した各画素の補正後の階調値に応じて変調されたマルチビームを照射して感光体上を走査し、複数ラインの露光を並行して行う画像形成部と、を備え、
前記ビーム補正部は、前記画像データの各画素と各画素の隣接画素間において、オブジ
ェクトのエッジを検出してそのエッジ強度を算出し、前記各画素の階調値に応じて照射するレーザービームのビーム位置のずれ量に対応する補正値と、前記算出したエッジ強度とを用いて、各画素の補正後の階調値を算出する演算部と、前記各画素の補正後の階調値が階調値の最大値を超える場合、超えた分の階調値を切り捨てて最大値とし、前記各画素と前記エッジを介して隣接する隣接画素の補正後の階調値が階調値の最大値を超える場合、超えた分の階調値を前記各画素の補正後の階調値に加算する修正部を備えることを特徴とする画像形成装置が提供される。

請求項７に記載の発明によれば、
前記ビーム補正部は、
前記演算部により補正後の階調値を算出する前に、前記補正値と前記濃度差が１：１で対応する階調特性となるように、各画素の階調値を変換する変換部と、
前記演算部により補正後の階調値を算出した後に、前記変換部により変換した階調特性と逆特性の階調特性となるように、前記補正後の階調値を変換する逆変換部と、
を備えることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置が提供される。

請求項８に記載の発明によれば、
前記ビーム補正部は、
前記補正後の階調値にノイズ値を加算するノイズ付与部を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置が提供される。

請求項９に記載の発明によれば、
前記演算部は、各画素の主走査方向の位置に応じて、前記補正後の階調値の算出に使用する前記補正値を調整することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置が提供される。

請求項１０に記載の発明によれば、
前記演算部は、前記画像データの各画素の属性に応じて、補正を行って前記補正後の階調値を出力するか、補正を行わずに元の階調値を出力するかを切り替えることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置が提供される。

請求項１１に記載の発明によれば、
（ａ）画像データの各画素の階調値を、マルチビームの各レーザービームのビーム位置のずれによる濃度差が減るように補正するステップを実行させるためのプログラムであって、
前記ステップ（ａ）は、
（ａ１）前記画像データの各画素と各画素の隣接画素間において、オブジェクトのエッジを検出してそのエッジ強度を算出し、前記各画素の階調値に応じて照射するレーザービームのビーム位置のずれ量に対応する補正値と、前記算出したエッジ強度とを用いて、各画素の補正後の階調値を算出するステップと、
（ａ４）前記各画素の補正後の階調値が階調値の最大値を超える場合、超えた分の階調値を切り捨てて最大値とし、前記各画素と前記エッジを介して隣接する隣接画素の補正後の階調値が階調値の最大値を超える場合、超えた分の階調値を前記各画素の補正後の階調値に加算するステップと、
を含むことを特徴とするプログラムが提供される。

請求項１２に記載の発明によれば、
前記ステップ（ａ）は、
（ａ２）前記補正後の階調値を算出する前に、前記補正値と前記濃度差が１：１で対応
する階調特性となるように、各画素の階調値を変換する変換ステップと、
（ａ３）前記補正後の階調値を算出した後に、前記変換ステップにより変換した階調特性と逆特性の階調特性となるように、前記補正後の階調値を変換するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載のプログラムが提供される。

請求項１３に記載の発明によれば、
前記ステップ（ａ）は、
（ａ５）前記補正後の階調値にノイズ値を加算するステップを含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のプログラムが提供される。

請求項１４に記載の発明によれば、
前記ステップ（ａ１）では、各画素の主走査方向の位置に応じて、前記補正後の階調値の算出に使用する前記補正値を調整することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のプログラムが提供される。

請求項１５に記載の発明によれば、
前記ステップ（ａ１）では、前記画像データの各画素の属性に応じて、補正を行って前記補正後の階調値を出力するか、補正を行わずに元の階調値を出力するかを切り替えることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のプログラムが提供される。

本発明によれば、画一的な処理内容で安定した補正を行うことができる。

本発明の実施の形態の画像形成装置の構成を機能ごとに示すブロック図である。 マルチビームを走査する露光部の概略構成を示す斜視図である。 ビーム間隔が一定のマルチビームにより形成される斜線画像の例を示す図である。 マルチビームの間隔が広くなり、部分的に濃度が上昇する斜線画像を示す図である。 マルチビームの間隔が狭くなり、部分的に濃度が低下したときのラダー画像を示す図である。 レーザービームのビーム位置のずれがないときとあるときの光量分布を示す図である。 ビーム補正部の構成を機能ごとに示すブロック図である。 画像データの変換に使用するルックアップテーブルの入力と出力の関係を示す図である。 補正後の階調値を演算するときに入力する１×５画素単位を示す図である。 補正後の階調値を演算するときの処理手順を示すフローチャートである。 エッジパターンを示す図である。 レーザービームのずれ量に応じた補正値と、当該補正値を使用した補正例を示す図である。 補正値の決定に使用できるパターンの例を示す図である。 補正後の階調値の修正対象のパターンを示す図である。 画像データの逆変換に使用するルックアップテーブルの入力と出力の関係を示す図である。 主走査方向の位置に応じた補正値の調整例を示す図である。 ポリゴンミラーのミラー面に応じた補正値の調整例を示す図である。

以下、本発明の画像処理装置、画像形成装置及びプログラムの実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態の画像形成装置Ｇの構成を機能ごとに示している。
画像形成装置Ｇは、図１に示すように、制御部１１、記憶部１２、操作部１３、表示部１４、通信部１５、画像生成部１６、画像メモリー１７、画像処理装置ＧＡ、画像形成部１８及び画像読取部１９を備えている。

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて構成され、記憶部１２から各種プログラムを読み出して実行することにより、各部を制御する。
例えば、制御部１１は、画像生成部１６により生成され、画像メモリー１７に保持された画像データを、画像処理装置ＧＡにより画像処理させて、画像処理後の画像データに基づいて、画像形成部１８により用紙上に画像を形成させる。

記憶部１２は、制御部１１により読み取り可能なプログラム、プログラムの実行時に用いられるファイル等を記憶している。記憶部１２としては、ハードディスク等の大容量メモリーを用いることができる。

操作部１３は、ユーザーの操作に応じた操作信号を生成し、制御部１１に出力する。操作部１３としては、キーパッド、表示部１４と一体に構成されたタッチパネル等を用いることができる。

表示部１４は、制御部１１の指示にしたがって操作画面等を表示する。表示部１４としては、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＯＥＬＤ（Organic Electro Luminescence Display）等を用いることができる。

通信部１５は、ネットワーク上の外部装置、例えばユーザー端末、サーバー、他の画像形成装置等と通信する。
通信部１５は、ネットワークを介してユーザー端末等から、画像を形成する指示内容がページ記述言語（ＰＤＬ：Page Description Language）で記述されたデータ（以下、ＰＤＬデータという）を受信する。

画像生成部１６は、通信部１５により受信したＰＤＬデータをラスタライズ処理し、ビットマップ形式の画像データを生成する。画像データは、各画素がＣ（シアン）、Ｍ（マジェンタ）、Ｙ（イエロー）及びＫ（黒）の４色の階調値を有する。階調値は画像の濃淡を表すデータ値であり、例えば８ビット（ｂｉｔ）のデータ値は０〜２５５階調の濃淡を表す。
画像生成部１６の処理内容は、ＣＰＵ等のプロセッサーにより画像生成用のプログラムを実行するソフトウェア処理により実現することができる。

画像生成部１６は、画像データとともに、当該画像データの各画素の属性を示す属性データを生成することができる。
例えば、画像生成部１６は、ラスタライズ処理時に、ＰＤＬデータ中の文字コードの記述にしたがって描画した、かな、アルファベット、数字等の画像の各画素の属性を文字（Text）と決定することができる。また、画像生成部１６は、ＤＸＦ、ＳＶＧ、ＷＭＦ等のベクター形式の記述にしたがって描画した多角形、円、罫線等の画像の各画素の属性を図形（Graphics）と決定し、ＪＰＥＧ形式のファイルにより描画した写真画像等の画像の属性を写真（Image）と決定することができる。

画像メモリー１７は、画像生成部１６により生成された画像データを一時的に保持するバッファーメモリーである。画像メモリー１７としては、ＤＲＡＭ（Dynamic RAM）等を用いることができる。

画像処理装置ＧＡは、画像を形成するタイミングに合わせて、画像メモリー１７から各ページの画像データを読み出し、画像処理を施す。
画像処理装置ＧＡは、図１に示すように、γ補正部Ａ１、疑似多階調処理部Ａ２及びビーム補正部Ａ３を備えている。

γ補正部Ａ１は、画像形成部１８により用紙上に形成する画像の濃度特性が目標とする濃度特性と一致するように、画像データの各画素の階調値を補正する。

疑似多階調処理部Ａ２は、γ補正部Ａ１により補正した画像データに疑似多階調処理を施す。疑似多階調処理は、例えば誤差拡散処理、ディザマトリクスを用いたスクリーン処理等である。
なお、文字、線等の画像が２値である場合、ビーム補正部Ａ３による補正が特に有効であるが、これらの画像は、通常、疑似多階調処理の前後で変化が無い。よって、属性データを画像データとともに入力し、属性データが文字又は図形の属性を示す画素は、疑似多階調処理の対象外としてもよい。また、文字、線等の画像が多値である場合も同様にして疑似多階調処理の対象外としてもよい。

ビーム補正部Ａ３は、疑似多階調処理部Ａ２から入力された画像データの各画素の階調値を、レーザービームのビーム位置のずれに起因する濃度差（濃度ムラ）が減るように補正する。
ビーム補正部Ａ３は、レジスタ等のメモリーに各レーザービームのビーム位置のずれ量に応じた補正値を記憶している。

画像形成部１８は、画像処理装置ＧＡにより画像処理された画像データの各画素のＣ、Ｍ、Ｙ及びＫの４色の階調値に応じて、４色からなる画像を用紙上に形成する。
具体的には、画像形成部１８は、Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫの色ごとに露光部、感光体、現像部等を備えている。画像形成部１８は、画像データの各画素の階調値に応じて変調したレーザービームを露光部により照射し、帯電した感光体上を走査して露光し、現像部によりトナーを供給して、露光により感光体上に形成した静電潜像を現像する。このようにして、画像形成部１８は、Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫの各色の画像をそれぞれの感光体上に順次形成し、各感光体から中間転写ベルト等の転写体上に重ねて１次転写する。得られたカラー画像を転写体から用紙上へ２次転写した後、用紙を加熱及び加圧して定着処理する。

画像形成部１８は、露光時に複数のレーザービームの束であるマルチビームを照射する。
図２は、マルチビームを照射する露光部の概略構成を示している。
露光部は、図２に示すように、レーザー光源部２０、コリメーターレンズ３１、スリット３２、シリンドリカルレンズ３３、ポリゴンミラー３４、ｆθレンズ３５、シリンドリカルレンズ３６、ミラー３７及びセンサー３８を備えて構成されている。

レーザー光源部２０は、８つの発光素子２１Ｌ〜２８Ｌを備えている。レーザー光源部２０は、各発光素子２１Ｌ〜２８Ｌを並行して発光させ、８つのレーザービームから構成されるマルチビームを照射する。このマルチビームを、コリメーターレンズ３１において平行光束に変え、スリット３２において所定のスポット径に整形した後、回転するポリゴンミラー３４により、感光体４０の表面を走査するように偏向させる。ｆθレンズ３５において、偏向したマルチビームの感光体４０上における走査速度を等速化した後、シリンドリカルレンズ３６によりマルチビームを感光体４０の表面上に結像する。

各発光素子２１Ｌ〜２８Ｌは、例えばレーザーダイオードである。各発光素子２１Ｌ〜２８Ｌは、副走査方向に対して角度θで傾斜し、それぞれの間隔が均一となるように配置されている。副走査方向は、レーザービームの主走査方向と直交する方向である。各発光素子２１Ｌ〜２８Ｌの傾斜角度θを調整することにより、各発光素子２１Ｌ〜２８Ｌにより照射されるレーザービームのビーム間隔を調整し、副走査方向における画像の解像度を変更することができる。

画像読取部１９は、画像形成部１８により画像が形成された用紙面を読み取って、ビットマップ形式の読取画像データを生成する。
画像読取部１９としては、例えばラインセンサー、エリアセンサー等を使用することができる。

上記画像形成装置Ｇにより用紙上に画像を形成する際、マルチビームの各レーザービームのビーム位置がずれると、画像の濃度変化が生じることがある。
図３Ａは、ビーム位置のずれがないときの斜線画像を示している。
図３Ａに示すように、マルチビームＭとマルチビームＭのビーム間隔ｋ１は一定であり、各レーザービームのビーム間隔ｋ２も一定である場合、すなわちｋ１/（マルチビーム数）＝ｋ２となり、ビーム位置が常に等間隔となっている場合、一定濃度の斜線画像を形成することができる。

図３Ｂは、ビーム位置がずれたときの斜線画像を示している。
図３Ｂに示すように、マルチビームの位置がずれ、マルチビームＭとマルチビームＭのビーム間隔ｋ１が広くなると、各マルチビームＭの境界上に位置する画像部分の線幅が太くなり、濃度が上昇する。ビーム間隔ｋ１が狭くなる場合は、逆に線幅が短くなり、濃度が低下する。

形成される斜線画像が１つであれば、このような局所的な濃度変化は目立たないが、複数の斜線画像を一定間隔で形成したとき、局所的な濃度変化が一定周期で生じ、モアレのような濃度ムラとして観察されることがある。
図４は、マルチビームのビーム間隔のずれによって生じたモアレの一例を示している。
図４に示すように、マルチビームのビーム間隔が狭くなって濃度が低下した部分が上下方向に連続して現れている。この濃度が低下した部分は、斜線画像中に周期的に現れ、モアレのような濃度ムラが生じている。

線幅の変動には、特に文字や図形等の画像の輪郭画素を形成するレーザービームのビーム位置のずれが大きく影響する。
図５は、４つのレーザービームにより４画素幅の線画像を形成したときの各レーザービームの光量分布を示している。
上述のように、電子写真方式では、レーザービームで感光体４０上を走査し、その表面電位を変化させてトナーを付着させており、トナーの付着量はレーザービームの光量に比例する。表面電位が変化しトナーが付着し始めるまで、一定量Ｔｈ以上の光量が必要であり、光量が一定量Ｔｈを超える領域がトナーで形成される画像領域となる。図５中、Ｔｈに相当する光量を一点鎖線で表している。

図５に示すように、ビーム位置がずれたとき、ビーム位置のずれがなくビーム間隔が一定のときと比べて、光量が一定量Ｔｈを超える画像領域の幅が異なるため、線画像の線幅が変動する。図５に示す例では、線画像の輪郭を形成するレーザービームのビーム位置が線画像の外側へずれているため、線幅が太くなっているが、逆に線画像の内側へずれれば、線幅が短くなってしまう。なお、位置ずれにより線画像の内部において光量が一定量Ｔｈに達しない領域が生じるかもしれないが、このような領域は非常に狭小でトナー散り等によってトナーが付着するため、濃度変化としてほとんど現れない。このように、線画像の線幅は、線画像の内部におけるビーム位置のずれの影響は少なく、線画像の輪郭を形成するレーザービームのビーム位置に依存している。

画像形成装置Ｇは、ビーム補正部Ａ３により、レーザービームのビーム位置のずれによる濃度差が減るように、各画素の階調値を補正する。

〔ビーム補正部〕
図６は、ビーム補正部Ａ３の構成を機能ごとに示している。
ビーム補正部Ａ３は、画像データＪ１の各画素を、各画素を中心とする１×５画素単位で入力して補正し、補正した各画素からなる画像データＪ２を出力する。画像データＪ１及びＪ２は、各画素が４ビットすなわち０〜１５の階調値を有する。画像データの入力単位は、一般的に観察窓と呼ばれ、観察窓の中心に位置する画素を注目画素という。
図６に示すように、ビーム補正部Ａ３は、変換部１、補正部２、逆変換部３、ノイズ付与部４及びビット調整部５を備えている。

変換部１は、入力した各画素の４ビットの階調値を９ビットに変換する。ビットの拡張により、階調値を微調整することができ、補正の精度を高めることができる。
また、変換部１は、ビット拡張のための変換と並行して、後述する補正処理による画像データの階調値の変化と、用紙上に形成された画像の濃度の変化の関係が、略リニアな特性となるように、各画素の階調値を変換する。この階調変換によって、補正値の変化量と濃度ムラや線幅の変化量（すなわち、補正値と濃度差）との間に、１：１のリニアな関係を確保することができるようになり、好ましい補正値の算出が容易となる。変換には、ルックアップテーブル（ＬＵＴ：Look Up Table）を使用することができる。

図７は、入力する４ビットの階調値に対し、ＬＵＴにより出力する９ビットの階調値の例を示している。
このようなＬＵＴにより、入力した各画素の４ビットの階調値を９ビットに変換することができるとともに、補正値と、補正によって調整できる濃度差との関係が１：１で対応する階調特性となるように、階調値をリニアライズすることができる。

さらに、変換部１は、補正部２の補正により階調値が増えたときのオーバーフローを防ぐため、変換後の９ビットの階調値に最上位のビット位を加えて、１０ビットの階調値を出力する。

補正部２は、入力した１×５画素の中心に位置する注目画素の階調値を、レーザービームのビーム位置のずれ量に応じて補正する。
補正部２は、図６に示すように、３つの演算部２１及び修正部２２を備えている。

３つの演算部２１は、入力した１×５画素から、注目画素の前に（後述する図８において上方に）位置する隣接画素を中心とする１×３画素、注目画素を中心とする１×３画素、注目画素の後に（後述する図８において下方に）位置する隣接画素を中心する１×３画素をそれぞれ抽出し、各１×３画素の中心画素の補正後の階調値を算出する。

修正部２２は、各演算部２１により算出した、注目画素とその前後の隣接画素の補正後の階調値を用いて、注目画素の補正後の階調値を修正する。

図８は、補正部２の入力単位である１×５画素を示している。
図８に示すように、補正部２では、画像データＪ１の始点の画素を含む１×５画素から終点の画素を含む１×５画素を入力するまで、１×５画素の観察窓の位置を主走査方向ｘに１画素ずつシフトし、主走査方向ｘの終端に至ると副走査方向ｙに１画素シフトして、入力を繰り返す。

各演算部２１は、入力した１×５画素から、注目画素とその前後の隣接画素を中心とする１×３画素を抽出し、注目画素とその前後の隣接画素の補正後の階調値を算出する。修正部２２は、各演算部２１が算出した注目画素とその前後の隣接画素の補正後の階調値を入力して注目画素の補正後の階調値を修正し、修正後の注目画素を補正後の画像データＪ２として出力する。なお、１×５画素の中心に位置する画素が注目画素として補正の対象となるため、補正後の画像データＪ２の副走査方向ｙの両端の２ラインは補正がされず元の画素がそのまま出力される。

〔演算〕
図９は、演算部２１の具体的な処理手順を示している。
図９に示すように、演算部２１は、入力した１×３画素の各階調値を比較する（ステップＳ１）。
比較した各階調値が下記エッジパターンＰｅ１及びＰｅ２のいずれかに該当する場合（ステップＳ２：Ｙ）、演算部２１は、１×３画素の中心に位置する画素をオブジェクトの輪郭画素とするエッジを検出し、そのエッジ強度ΔＬを算出する（ステップＳ３）。オブジェクトとは、文字や図形、写真等の前景画像をいう。

図１０は、１×３画素のエッジパターンＰｅ１及びＰｅ２を示している。
図１０に示すように、１×３画素の各画素Ａ〜Ｃの階調値をＤ［Ａ］〜Ｄ［Ｃ］と表すと、エッジパターンＰｅ１は、Ｄ［Ａ］＜Ｄ［Ｂ］≦Ｄ［Ｃ］を満たすパターンであり、エッジパターンＰｅ２は、Ｄ［Ｃ］＜Ｄ［Ｂ］≦Ｄ［Ａ］を満たすパターンである。エッジパターンＰｅ１に該当する場合、画素Ａと画素Ｂの間にエッジが位置し、エッジパターンＰｅ２に該当する場合、画素Ｂと画素Ｃの間にエッジが位置している。いずれのパターンＰｅ１及びＰｅ２においても、画素Ｂがオブジェクトの輪郭画素である。

ビーム位置のずれは線幅が１画素の画像には影響せず、ビーム位置のずれによって濃度変化が発生する可能性があるのは線幅が２画素以上の画像である。エッジパターンＰｅ１及びＰｅ２は、オブジェクトの２画素とオブジェクトの背景の１画素の階調値のパターンであり、このエッジパターンＰｅ１及びＰｅ２に該当する場合のみ補正を行うことにより、線幅が１画素の画像を補正の対象外とすることができる。

エッジ強度ΔＬは、オブジェクトの輪郭画素の階調値と当該輪郭画素に隣接するオブジェクトの背景の画素の階調値との差であるので、エッジパターンＰｅ１の場合は下記式（１）により、エッジパターンＰｅ２の場合は下記式（２）により、エッジ強度ΔＬを算出することができる。
（１） ΔＬ＝｜Ｄ［Ｂ］−Ｄ［Ａ］｜
（２） ΔＬ＝｜Ｄ［Ｂ］−Ｄ［Ｃ］｜

次に、演算部２１は、１×３画素の中心に位置する画素Ｂを形成するレーザービームのビーム位置ｎを特定し、特定したビーム位置ｎのずれ量に対応する補正値ｗ［ｎ］をレジスタ等から取得する（ステップＳ４）。補正値ｗ［ｎ］の大きさは、各レーザービームのビーム位置ｎの基準位置からのずれ量に比例して決定されている。また、補正値ｗ［ｎ］は、正負の符号を有し、ビーム位置ｎがオブジェクトの内側へずれる場合は正の符号の補正値ｗ[ｎ]、背景側にずれる場合は負の符号の補正値ｗ[ｎ]が設定されている。

演算部２１は、取得した補正値ｗ［ｎ］とエッジ強度ΔＬとを用いて、１×３画素の中心に位置する画素Ｂの補正後の階調値Ｄ^＊［Ｂ］を算出して出力する（ステップＳ５）。
演算部２１は、下記式（３）により１×３画素の中心に位置する画素Ｂの補正後の階調値Ｄ^＊［Ｂ］を算出することができる。
（３） Ｄ^＊［Ｂ］＝Ｄ［Ｂ］＋ｗ［ｎ］×ΔＬ

図５に示すように、オブジェクトの線幅は、その輪郭画素におけるレーザービームのビーム位置に依存し、そのビーム位置が線画像の背景側へずれれば、線幅が太くなり、逆に線画像の内側へずれれば、線幅が短くなってしまう。エッジ強度ΔＬが大きいほど、線幅の変動による濃度変動も大きくなるが、上記式（３）によれば、エッジ強度ΔＬに応じて補正量が大きくなるように、元の階調値Ｄ［Ｂ］に加算する補正値ｗ［ｎ］を調整することができる。

図１１は、各画素Ａ、Ｂ及びＣの階調値のパターンがエッジパターンＰｅ１に該当する場合の補正例を示している。
エッジパターンＰｅ１に該当する場合、画素Ｂ及びＣは、オブジェクトの画素であり、画素Ａはオブジェクトの背景の画素であり、画素Ａ及びＢ間にエッジが位置している。
図１１に示すように、輪郭画素Ｂの階調値に応じて変調されるレーザービームのビーム位置１が基準位置からオブジェクトの内側へずれると、オブジェクトの線幅が細くなってしまう。

この場合、演算部２１が取得するのは正の補正値ｗ[１]であり、この正の補正値ｗ［１］にエッジ強度ΔＬを乗算して得られる正の補正値が、元の階調値Ｄ［Ｂ］に加算されるため、補正によって画素Ｂの階調値を増加させることができる。これにより、画素Ｂにおけるレーザービームの光量が増え、本来の線幅を再現することができる。

逆に、輪郭画素Ｂのレーザービームのビーム位置１が基準位置から背景側へずれる場合、オブジェクトの線幅が太くなる。この場合、演算部２１が取得するのは負の補正値ｗ［１］であり、この負の補正値ｗ［１］にエッジ強度ΔＬを乗算して得られる負の補正値が、元の階調値Ｄ［Ｂ］に加算されるため、補正によって画素Ｂの階調値を減少させることができる。これにより、画素Ｂにおけるレーザービームの光量が減り、本来の線幅を再現することができる。

なお、上記ビーム位置ｎに応じた補正値ｗ［ｎ］は、例えば複数の斜線がマルチビームのビーム数の整数倍で配置されたパターンを、画像形成部１８により形成し、当該形成されたパターンにおいて測定された斜線の線幅に基づいて決定することができる。
図１２は、補正値ｗ［ｎ］の決定に使用できるパターンの一例として、３つのパターンｆ１〜ｆ３を示している。
パターンｆ１は、複数の斜線の線幅が４画素、各斜線の間隔がマルチビームのビーム数８と同じ８画素である。
パターンｆ２は、複数の斜線の線幅が６画素、各斜線の間隔がマルチビームのビーム数８と同じ８画素である。
パターンｆ３は、複数の斜線の線幅が８画素、各斜線の間隔がマルチビームのビーム数８の２倍の１６画素である。
このように、各斜線の間隔をマルチビームのビーム数の整数倍に構成することで、図４に示したような周期的な濃度ムラが見やすいパターンとすることができる。

いずれか１つのパターンによって補正値ｗ［ｎ］を決定することはできるが、複数のパターンを組み合わせて決定することにより、ビーム位置のずれによる濃度変化をより精度よく、比較的容易に特定することができ、好ましい。
また、斜線の線幅は斜線の濃度に比例するため、線幅の代わりに斜線の濃度を測定してこの濃度に基づいて補正値ｗ［ｎ］を決定してもよい。濃度を測定する場合、高い解像度で読み取ることなく補正値ｗ［ｎ］を決定でき、好ましい。なお、濃度は、斜線を含む一定領域の濃度をその斜線の平均濃度として測定することができるが、これに限られず、斜線の全体的な濃度を測定する一般的な手法を用いることができる。

補正値ｗ［ｎ］の決定時、補正を行わずにパターンを画像形成部１８により形成し、斜線の線幅（又は濃度）の変化の傾向を特定し、その傾向に合わせて各ビーム位置の補正値ｗ［ｎ］を決定する。決定した各補正値ｗ［ｎ］を用いて、画像処理装置ＧＡにおいてパターンを補正した後、画像形成部１８により形成して、斜線の線幅（又は濃度）の変化の傾向を特定し、この傾向に合わせて各ビーム位置の補正値ｗ［ｎ］を修正する。この補正値ｗ［ｎ］の修正を、補正後の斜線の線幅（又は濃度）が本来の線幅（又は濃度）に一致するまで（または、周期ムラが見えにくくなるか、極小化するまで）繰り返せばよい。

上記のように、補正値ｗ［ｎ］の修正を繰り返して最適化してもよいが、いくつかの補正値ｗ［ｎ］で補正したパターンを形成して、補正後の斜線の線幅（又は濃度）が本来の線幅（又は濃度）に近い（または、周期ムラの見えにくい）補正値ｗ［ｎ］を選択するようにしてもよい。

一方、いずれのエッジパターンＰｅ１及びＰｅ２にも該当しない場合（ステップＳ２：Ｎ）、演算部２１は補正を行わずに、１×３画素の中心に位置する画素を元の階調値のまま出力する（ステップＳ６）。

演算部２１は、画像データの各画素の属性に応じて、補正を行って補正後の階調値を出力するか、補正を行わずに元の階調値を出力するかを切り替えることができる。各画素の属性は、画像データとともに生成される属性データにより判別することができる。
例えば、演算部２１は、属性が写真の画素を補正対象外とし、属性が文字又は図形の画素を補正対象として決定することができる。写真の画像領域は、ノイズ除去のためにローパスフィルター処理等が施されてオブジェクトと背景のコントラスト差が明瞭でなく、エッジとして検出しにくいことがある。また、オブジェクトの濃度が平坦な領域が少なく、ビーム位置のずれによる濃度変動がもともと目立ちにくく補正の効果が小さい反面、補正（例えば、中間調の写真画像は網掛け処理（スクリーン処理）で疑似多階調処理される場合が多いが、網掛け処理によって生じた、本来の画像とは関係の無い、局所的な階調差をエッジとして処理する補正）により意図しない濃度変動が生じることがあるため、写真の属性の画素を補正対象外とすることにより、新たな画質劣化を防止することができる。

〔修正〕
修正部２２は、注目画素の補正後の階調値が最大値を超える場合は超えた分を切り捨てて最大値とし、注目画素にエッジを介して隣接する隣接画素の補正後の階調値が最大値を超える場合は、超えた分の階調値を注目画素の階調値に加算する修正を行う。
具体的には、修正部２２は、図８に示すように、補正部２に入力した１×５画素のうち、中央の３画素については各演算部２１から出力された補正後の３画素を入力して１×５画素を再構成する。再構成した１×５画素の両端の２画素は元の画素のままである。修正部２２は、１×５画素の各階調値を比較し、各階調値のパターンが修正対象のパターンに該当するか否かを判断する。

図１３は、修正対象のパターンＰｂ１〜Ｐｂ４を示している。
図１３に示すように、修正対象のパターンＰｂ１〜Ｐｂ４は、注目画素の階調値か、注目画素とエッジを介して隣接する画素の階調値が、補正によって最大値を超えたパターンである。修正部２２は、パターンＰｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３、Ｐｂ４の順に、該当するか否かを判断する。

修正対象のパターンＰｂ１〜Ｐｂ４のいずれかに該当する場合、修正部２２は注目画素の補正後の階調値を修正して出力する。図１３に示すように、修正対象のパターンＰｂ１又はＰｂ４に該当する場合、注目画素の階調値が最大値を超えているので、修正部２２は最大値を超えた分の階調値を切り捨てて、注目画素の階調値を最大値とする修正を行う。また、修正対象のパターンＰｂ２又はＰｂ３に該当する場合、注目画素とエッジを介して隣接する画素の階調値が最大値を超えているので、修正部２２は最大値を超えた分の階調値を、注目画素の階調値に加算する修正を行う。

修正部２２による修正を行うか否かは、任意に設定できるようにしてもよい。
例えば、通常は修正を行う設定として、温度や湿度等の環境が大きく変化し、一時的に好ましい補正を実施できなくなった場合に、修正を行わない設定することができる。

逆変換部３は、補正部２により補正した各画素の階調値を、変換部１により変換した階調特性と逆特性の階調特性となるように、ＬＵＴを使用して変換する。補正部２から出力される１０ビットの階調値のうち、最上位の１ビットはオーバーフロー用のビット位であり、修正部２２による修正によってオーバーフローは解消しているため、逆変換部３は、１０ビットのうち下位９ビットを抽出して変換する。なお、上述のように修正部２２による修正を行わない設定とした場合は、オーバーフローした１０ビットが逆変換部３に引き渡されることになるため、逆変換に先立ち、オーバーフローした１０ビットを９ビットの最大値に変換（クリップ）し、下位９ビットを抽出した後、変換する。

図１４は、入力した９ビットの階調値に対し、ＬＵＴにより出力する９ビットの階調値の例を示している。
このようなＬＵＴにより、入力した階調値と出力する階調値の対応関係を元に戻すことができる。

ノイズ付与部４は、逆変換部３から出力された各画素の９ビットの階調値に、５ビットのノイズ値を加算して、ノイズを付与する。
ノイズの付与により、補正後に階調値のビット数を減らす場合でも、補正値の加算による微小な階調値の変化を再現することができる。
ノイズ付与により階調値が９ビットからオーバーフローする可能性がある場合は、最上位のビット位を加えて１０ビットの階調値としてからノイズ値を加算し、加算後に最上位ビットを削除して下位９ビットの階調値を出力すればよい。

ノイズ付与部４は、ディザマトリクスを用いてノイズ値を付与することができる。具体的には、ノイズ付与部４は、５ビットすなわち０〜３１の閾値が各画素に設定された３２画素のディザマトリクスを用意し、対応する位置にある画像データの各画素の画素値に閾値を合算する。ディザマトリクスを使用する場合、疑似的に多階調を再現することもでき、好ましい。

なお、ディザマトリクスを使用する場合、マルチビームのビーム間隔のずれによるモアレと、ディザマトリクスの周期性が干渉しないように、ディザマトリクスの形状、サイズ等を選択することが好ましい。例えば、マルチビームのビーム数の整数倍とならないように、ディザマトリクスの副走査方向のサイズを選択すればよい。また、形状及びサイズが異なる複数のディザマトリクスを組み合わせたスーパーセルを使用してもよい。

ノイズ付与部４は、ノイズ値として、乱数発生装置等により出力された異なる数値を取得して付与することもできる。
視認性の高いゆらぎを避け、粒状性の劣化を防止するためには、ノイズ値は、比較的高い空間周波数成分を中心としたブルーノイズのノイズ値であることが好ましい。

ビット調整部５は、ノイズ付与部４から出力された画像データの各画素の９ビットの階調値をビットシフトして、上位４ビットを抽出して出力する。

以上のように、本実施の形態の画像形成装置Ｇは、画像データの各画素の階調値を、マルチビームの各レーザービームのビーム位置のずれによる濃度差が減るように補正するビーム補正部Ａ３と、ビーム補正部Ａ３により補正した各画素の補正後の階調値に応じて変調されたマルチビームを照射して感光体上を走査し、複数ラインの露光を並行して行う画像形成部１８と、を備えている。ビーム補正部Ａ３は、画像データの各画素と各画素の隣接画素間において、オブジェクトのエッジを検出してそのエッジ強度を算出し、各画素の階調値に応じて照射するレーザービームのビーム位置のずれ量に対応する補正値と、算出したエッジ強度とを用いて、各画素の補正後の階調値を算出する演算部２１を備えている。

各画素を注目画素として、注目画素とその隣接画素間におけるエッジを検出して注目画素の補正後の階調値を順次算出するため、各画素がオブジェクトの輪郭画素か否かによって補正の内容を切り替える必要がない。したがって、画一的な処理内容で安定した補正を行うことが可能である。
また、レーザービームのビーム位置のずれ量だけでなく、濃度変動への影響が大きいエッジ強度を用いて補正後の階調値を算出するため、補正の精度を向上させることができる。

〔変形例１〕
各レーザービームの走査線は、シリンドリカルレンズ３６等の光学系のゆがみや、ポリゴンミラー３４のミラー面のゆがみ、偏心等に起因して水平線とならずに湾曲又は傾斜することがある。この場合、演算部２１が、各レーザービームのビーム位置だけでなく主走査方向の位置に応じて使用する補正値を調整することにより、主走査方向の位置による補正の過不足を減らすことができる。

図１５は、主走査方向の位置に応じた補正値の調整例を示している。
図１５に示すように、演算部２１は、ビーム位置ｎに応じた補正値ｗ［ｎ］を初期値として、主走査方向ｘにＬ画素シフトするごとに調整値ｄ１〜ｄ４を加算することにより、補正値ｗ［ｎ］を調整することができる。調整値ｄ１〜ｄ４は、レーザービームの走査線の勾配に応じて、最大補正量の範囲内で定められている。勾配を決定する３つの変曲点は任意に設定することができる。調整値ｄ１〜ｄ４を加算して補正値ｗ［ｎ］が最大補正量を超える場合は、補正値ｗ［ｎ］を最大補正量とする。図１５において下向きの矢印で表す調整値ｄ１及びｄ２は負の調整値であり、補正値ｗ［ｎ］を減らす。また、上向きの矢印で表す調整値ｄ３及びｄ４は正の調整値であり、補正値ｗ［ｎ］を増やす。
ここでは主走査方向の位置に応じた補正値の調整方法として、３つの変曲点と、各々の間の補正値の変化量（勾配）を規定したが、これに限られるものではない。たとえば、上記変曲点に相当する位置と、主走査方向ｘの始端及び終端の位置のそれぞれの補正値を保持しておき、それらの中間位置の補正値は、当該中間位置の前後の位置における補正値を線形補間して算出するようにしてもよい。

レーザービームの走査線の勾配は、ポリゴンミラー３４の各ミラー面によって異なるため、各ミラー面に応じて補正値を調整することもできる。
図１６は、マルチビームのレーザービーム数が４つ、ポリゴンミラーのミラー面の数が３つの場合の補正値の調整例を示している。
図１６に示すように、ミラー面１では４つのレーザービームのそれぞれに対応する補正値セット０１〜０４が定められている。同様に、ミラー面２では補正値セット０５〜０８、ミラー面３では補正値セット０９〜１２が定められている。各補正値セット０１〜１２は、各レーザービームのビーム位置ｎに対応する補正値ｗ［ｎ］を初期値として、初期値と初期値に加算する調整値ｄ１〜ｄ４を含む。
各ミラー面１〜３による１周期目の走査を終えると、２周期目からは１周期目と同様に各ミラー面１〜３に対応する補正値セット０１〜１２を使用すればよい。

上記実施の形態は本発明の好適な一例であり、これに限定されない。本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、制御部１１がプログラムを読み取ることにより、上記ビーム補正部Ａ３の処理手順を制御部１１により実行させることもできる。また、画像形成装置Ｇに限らず、汎用のＰＣ等のコンピューターにより当該プログラムを読み取らせて、上記処理手順を実行させることもできる。
プログラムのコンピューター読み取り可能な媒体としては、ＲＯＭ、フラッシュメモリー等の不揮発性メモリー、ＣＤ-ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、プログラムのデータを、通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ(搬送波)も適用される。

Ｇ 画像形成装置
１１ 制御部
１８ 画像形成部
２０ レーザー光源部
３４ ポリゴンミラー
４０ 感光体
ＧＡ 画像処理装置
Ａ３ ビーム補正部
１ 変換部
２ 補正部
２１ 演算部
２２ 修正部
３ 逆変換部
４ ノイズ付与部
５ ビット調整部

Claims (15)

1. 画像データの各画素の階調値を、マルチビームの各レーザービームのビーム位置のずれによる濃度差が減るように補正するビーム補正部を備え、
   前記ビーム補正部は、前記画像データの各画素と各画素の隣接画素間において、オブジェクトのエッジを検出してそのエッジ強度を算出し、前記各画素の階調値に応じて照射するレーザービームのビーム位置のずれ量に対応する補正値と、前記算出したエッジ強度とを用いて、各画素の補正後の階調値を算出する演算部と、前記各画素の補正後の階調値が階調値の最大値を超える場合、超えた分の階調値を切り捨てて最大値とし、前記各画素と前記エッジを介して隣接する隣接画素の補正後の階調値が階調値の最大値を超える場合、超えた分の階調値を前記各画素の補正後の階調値に加算する修正部を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記ビーム補正部は、
   前記演算部により補正後の階調値を算出する前に、前記補正値と前記濃度差が１：１で対応する階調特性となるように、各画素の階調値を変換する変換部と、
   前記演算部により補正後の階調値を算出した後に、前記変換部により変換した階調特性と逆特性の階調特性となるように、前記補正後の階調値を変換する逆変換部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記ビーム補正部は、
   前記補正後の階調値にノイズ値を加算するノイズ付与部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記演算部は、各画素の主走査方向の位置に応じて、前記補正後の階調値の算出に使用する前記補正値を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像処理装置。
5. 前記演算部は、前記画像データの各画素の属性に応じて、補正を行って前記補正後の階調値を出力するか、補正を行わずに元の階調値を出力するかを切り替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
6. 画像データの各画素の階調値を、マルチビームの各レーザービームのビーム位置のずれによる濃度差が減るように補正するビーム補正部と、
   前記ビーム補正部により補正した各画素の補正後の階調値に応じて変調されたマルチビームを照射して感光体上を走査し、複数ラインの露光を並行して行う画像形成部と、を備え、
   前記ビーム補正部は、前記画像データの各画素と各画素の隣接画素間において、オブジェクトのエッジを検出してそのエッジ強度を算出し、前記各画素の階調値に応じて照射するレーザービームのビーム位置のずれ量に対応する補正値と、前記算出したエッジ強度とを用いて、各画素の補正後の階調値を算出する演算部と、前記各画素の補正後の階調値が階調値の最大値を超える場合、超えた分の階調値を切り捨てて最大値とし、前記各画素と前記エッジを介して隣接する隣接画素の補正後の階調値が階調値の最大値を超える場合、超えた分の階調値を前記各画素の補正後の階調値に加算する修正部を備えることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記ビーム補正部は、
   前記演算部により補正後の階調値を算出する前に、前記補正値と前記濃度差が１：１で対応する階調特性となるように、各画素の階調値を変換する変換部と、
   前記演算部により補正後の階調値を算出した後に、前記変換部により変換した階調特性と逆特性の階調特性となるように、前記補正後の階調値を変換する逆変換部と、
   を備えることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記ビーム補正部は、
   前記補正後の階調値にノイズ値を加算するノイズ付与部を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
9. 前記演算部は、各画素の主走査方向の位置に応じて、前記補正後の階調値の算出に使用する前記補正値を調整することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記演算部は、前記画像データの各画素の属性に応じて、補正を行って前記補正後の階調値を出力するか、補正を行わずに元の階調値を出力するかを切り替えることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. コンピューターに、
    （ａ）画像データの各画素の階調値を、マルチビームの各レーザービームのビーム位置のずれによる濃度差が減るように補正するステップを実行させるためのプログラムであって、
    前記ステップ（ａ）は、
    （ａ１）前記画像データの各画素と各画素の隣接画素間において、オブジェクトのエッジを検出してそのエッジ強度を算出し、前記各画素の階調値に応じて照射するレーザービームのビーム位置のずれ量に対応する補正値と、前記算出したエッジ強度とを用いて、各画素の補正後の階調値を算出するステップと、
    （ａ４）前記各画素の補正後の階調値が階調値の最大値を超える場合、超えた分の階調値を切り捨てて最大値とし、前記各画素と前記エッジを介して隣接する隣接画素の補正後の階調値が階調値の最大値を超える場合、超えた分の階調値を前記各画素の補正後の階調値に加算するステップと、
    を含むことを特徴とするプログラム。
12. 前記ステップ（ａ）は、
    （ａ２）前記補正後の階調値を算出する前に、前記補正値と前記濃度差が１：１で対応する階調特性となるように、各画素の階調値を変換する変換ステップと、
    （ａ３）前記補正後の階調値を算出した後に、前記変換ステップにより変換した階調特性と逆特性の階調特性となるように、前記補正後の階調値を変換するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１１に記載のプログラム。
13. 前記ステップ（ａ）は、
    （ａ５）前記補正後の階調値にノイズ値を加算するステップを含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のプログラム。
14. 前記ステップ（ａ１）では、各画素の主走査方向の位置に応じて、前記補正後の階調値の算出に使用する前記補正値を調整することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一
    項に記載のプログラム。
15. 前記ステップ（ａ１）では、前記画像データの各画素の属性に応じて、補正を行って前記補正後の階調値を出力するか、補正を行わずに元の階調値を出力するかを切り替えることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のプログラム。

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